KR20180038364A - Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Composite metal Oxide Based Composition and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

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Abstract

Provided is a positive electrode active material particle comprising: a core containing lithium cobalt oxide represented by chemical formula 1, Li_aCo_(1-x)M_xO_(2-y)A_y: and a shell coated on a surface of the core, and containing composite metal oxide of a metal with an oxidation number of +2 and a metal with an oxidation number of +3. In the chemical formula 1, M is at least one selected from the group consisting of Ti, Mg, Zn, Si, Al, Zr, V, Mn, Nb, and Ni, A is oxygen-substituted halogen, and a, x, and y satisfy 1.00<=a<=1.05, 0<=x<=0.05, and 0<=y<=0.001.

Description

리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어 및 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법 {Positive Electrode Active Material Particle Comprising Core Having Lithium Cobalt Oxide and Shell Having Composite metal Oxide Based Composition and Method of Manufacturing the Same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive electrode active material particle comprising a core containing lithium cobalt oxide and a shell containing a composite metal oxide and a method for producing the same. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a positive active material particle, Same}

본 발명은 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어 및 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘을 포함하는 양극 활물질 입자 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a cathode active material particle comprising a core comprising a lithium cobalt oxide and a shell comprising a composite metal oxide and a method for producing the same.

모바일 기기에 대한 기술 개발과 수요가 증가함에 따라 에너지원으로서 이차전지의 수요가 급격히 증가하고 있고, 그러한 이차전지 중 높은 에너지 밀도와 작동 전위를 나타내고, 사이클 수명이 길며, 자기방전율이 낮은 리튬 이차전지가 상용화되어 널리 사용되고 있다.As the technology development and demand for mobile devices have increased, the demand for secondary batteries has increased sharply as an energy source. Among such secondary batteries, lithium secondary batteries having high energy density and operating potential, long cycle life, Have been commercialized and widely used.

또한, 환경문제에 대한 관심이 커짐에 따라 대기오염의 주요 원인의 하나인 가솔린 차량, 디젤 차량 등 화석연료를 사용하는 차량을 대체할 수 있는 전기자동차, 하이브리드 전기자동차에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 이러한 전기자동차, 하이브리드 전기자동차 등의 동력원으로는 주로 니켈 수소금속 이차전지가 사용되고 있지만, 높은 에너지 밀도와 방전 전압의 리튬 이차전지를 사용하는 연구가 활발히 진행되고 있으며, 일부 상용화 단계에 있다.In addition, as the interest in environmental issues grows, researches on electric vehicles and hybrid electric vehicles that can replace fossil fuel-based vehicles such as gasoline vehicles and diesel vehicles, which are one of the main causes of air pollution, . Although nickel-metal hydride secondary batteries are mainly used as power sources for such electric vehicles and hybrid electric vehicles, researches using lithium secondary batteries having high energy density and discharge voltage are being actively carried out, and they are in the commercialization stage.

현재 리튬 이차전지의 양극재로는 LiCoO2, 삼성분계(NMC/NCA), LiMnO4, LiFePO4 등이 사용되고 있다. 이중에서 LiCoO2의 경우 코발트의 가격이 고가이고, 삼성분계에 비해 동일 전압에서 용량이 낮은 문제가 있어, 이차전지를 고용량화 하기 위해서 삼성분계 등의 사용량이 점차 늘어나고 있다.At present, LiCoO 2 , ternary system (NMC / NCA), LiMnO 4 , LiFePO 4 and the like are used as a cathode material of a lithium secondary battery. Of these, LiCoO 2 is expensive and has a lower capacity at the same voltage as the ternary system. Therefore, the use of ternary system is increasing to increase the capacity of the secondary battery.

다만, LiCoO2의 경우, 높은 압연밀도 등의 장점 또한 분명히 존재하기 때문에 현재까지도 LiCoO2가 다수 사용되고 있는 편이며, 고용량 이차전지를 개발하기 위해 사용전압을 상승시키기 위한 연구가 진행되고 있는 실정이다.However, in the case of LiCoO 2 , since the advantages such as a high rolling density are also clearly present, LiCoO 2 has been widely used up to now, and studies are under way to increase the operating voltage in order to develop a high capacity secondary battery.

그러나, 리튬 코발트 산화물의 경우, 고용량화를 위한 고전압 적용 시, 보다 상세하게는, 4.5V 이상의 고전압 적용 시, LiCoO2의 Li 사용량이 늘어나게 되면서 표면이 불안정해져, 전해액과의 부반응으로 인해 가스가 발생함으로써, 스웰링 현상이 발생하는 등 안전성이 저하되고, 구조 불안정 가능성이 상승하며, 수명 특성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.However, in the case of the lithium cobalt oxide, when applying a high voltage for high capacity, more specifically, when applying a high voltage of 4.5 V or more, the amount of Li of LiCoO 2 is increased and the surface becomes unstable and gas is generated due to a side reaction with the electrolyte , A swelling phenomenon occurs, and the stability is lowered, the possibility of structural instability is increased, and the lifetime characteristics are rapidly deteriorated.

이를 해결하기 위해, 상기 LiCoO2의 표면에 Al, Ti, Mg, Zr과 같은 금속을 도핑 또는 코팅하는 것은 보편적으로 사용되는 방법이다. 그러나, 상기 금속으로 이루어진 코팅층의 경우, 충방전간 Li 이온의 이동을 방해함으로써, 이차전지의 성능을 저하시킬 수 있는 문제점이 있다.To solve this problem, doping or coating a metal such as Al, Ti, Mg, or Zr on the surface of the LiCoO 2 is a commonly used method. However, in the case of the coating layer made of the metal, the performance of the secondary battery may be deteriorated by interfering with the movement of Li ions during charging and discharging.

따라서, 고전압에서도 성능저하 없이 안정적으로 사용할 수 있는 리튬 코발트 산화물 기반의 양극활물질 개발의 필요성이 높은 실정이다.Therefore, there is a high demand for development of cathode active material based on lithium cobalt oxide which can be used stably at high voltage without deteriorating performance.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and the technical problems required from the past.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 이후 설명하는 바와 같이, 양극 활물질 입자가 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고, 산화수가 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘(shell)을 포함하는 경우, 소망하는 효과를 발휘할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The inventors of the present application have conducted intensive research and various experiments, and have found that, as will be described later, the cathode active material particles contain lithium cobalt oxide; And a shell coated on the surface of the core and including a composite metal oxide of a metal having oxidation number of +2 and a metal having oxidation number of +3, and that the desired effect can be exhibited The present invention has been completed.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 양극 활물질 입자는,In order to accomplish the above object, the present invention provides a cathode active material particle,

하기 화학식 1로 표현되는 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및A core comprising lithium cobalt oxide represented by the following formula (1); And

상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고, 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘(shell);A shell coated on the surface of the core, the shell comprising a composite metal oxide of a metal having a oxidation number of +2 and a metal having a oxidation number of +3;

을 포함하는 것을 특징으로 한다:. &Lt; / RTI &gt;

LiaCo(1-x)MxO2-yAy (1)Li a Co (1-x) M x O 2-y A y (1)

상기 식에서, M은 Ti, Mg, Zn, Si, Al, Zr, V, Mn, Nb 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고, M is at least one member selected from the group consisting of Ti, Mg, Zn, Si, Al, Zr, V, Mn,

A는 산소 치환형 할로겐이며,A is an oxygen-substituted halogen,

1.00≤a≤1.05, 0≤x≤0.05, 및 0≤y≤0.001이다.1.00? A? 1.05, 0? X? 0.05, and 0? Y?

일반적으로 양극활물질로서 리튬 코발트 산화물을 고전압으로 사용하는 경우, 다량의 리튬 이온이 리튬 코발트 산화물 입자로부터 방출되면서 결정 구조가 결손되며, 이에 불안정해진 결정 구조가 붕괴되어 가역성이 저하되는 문제가 있다. 이와 더불어, 리튬 이온이 방출된 상태에서 리튬 코발트 산화물 입자 표면에 존재하는 Co3 + 또는Co4+ 이온이 전해액에 의해 환원될 때, 결정 구조로부터 산소가 탈리되어 상기한 구조 붕괴는 더욱 촉진된다. Generally, when a lithium cobalt oxide is used as a cathode active material at a high voltage, a large amount of lithium ions are released from the lithium cobalt oxide particles, resulting in a crystal structure being deficient. As a result, an unstable crystal structure is collapsed and reversibility is lowered. In addition, when the lithium ion is Co + 3 or Co 4+ ions in the lithium cobalt oxide particle surface in the released state is to be reduced by the electrolyte, the oxygen is desorbed from the crystal structure of the above-described structure, the collapse is further promoted.

따라서, 고전압 하에 리튬 코발트 산화물을 안정적으로 사용하기 위해서는, 다량의 리튬 이온이 방출되더라도 그것의 결정 구조가 안정적으로 유지되면서도 Co이온과 전해액의 부반응이 억제되어야 한다.Therefore, in order to stably use the lithium cobalt oxide under a high voltage, even when a large amount of lithium ions are released, its crystal structure is stably maintained, and side reactions of the Co ions and the electrolyte must be suppressed.

이에, 본 발명에서는 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘을 리튬 코발트 산화물 표면에 형성시킴으로써, 리튬 코발트 산화물만을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 전해액과의 반응성을 현저히 감소시켜 Co의 용출을 막고 가스 발생으로 인한 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 예방하고, 고전압 하에서도 표면 구조 변화를 억제시켜, 양극 활물질 입자의 구조적 안정성을 향상시키는 동시에, 이차전지의 수명 특성을 향상시키며, 상기 쉘 또한 층상 구조를 가짐으로써, 쉘에서도 리튬 이온의 이동이 상대적으로 용이하게 하여, 이차전지의 레이트(rate) 특성 저하를 효과적으로 방지하였다Therefore, in the present invention, by forming a shell containing a composite metal oxide of a metal having a +2 oxidation number and a metal having a +3 oxidation end on the surface of a lithium cobalt oxide, compared with a conventional cathode active material particle containing only lithium cobalt oxide, It is possible to significantly reduce the reactivity to prevent elution of Co and prevent the problem of safety deterioration such as swelling due to gas generation and to suppress the change of the surface structure even under a high voltage to improve the structural stability of the cathode active material particles, And the shell also has a layered structure, so that the migration of lithium ions is relatively easy even in the shell, thereby effectively preventing a deterioration in the rate characteristic of the secondary battery

하나의 구체적인 예에서, 상기 코어의 표면 상에 형성되는 쉘의 두께는 5 나노미터 내지 100 나노미터일 수 있고, 상세하게는 10 나노미터 내지 30 나노미터일 수 있다.In one specific example, the thickness of the shell formed on the surface of the core may be between 5 nanometers and 100 nanometers, and in particular between 10 nanometers and 30 nanometers.

만일, 상기 범위를 벗어나, 쉘의 두께가 5 나노미터 미만인 경우에는 상기 양극 활물질 입자에서 쉘의 비율이 지나치게 적어, 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있으며, 이와 반대로, 상기 쉘의 두께가 100 나노미터를 초과할 경우에는, 상기 양극 활물질 입자에서 쉘의 비율이 지나치게 높아져, 상대적으로 양극 활물질의 전체적인 용량이 감소할 뿐 아니라, 압연밀도가 저하되어 실제 셀에서 부피당 에너지 밀도가 낮아지고, 출력 특성이 저하되는 문제가 있는 바 바람직하지 않다.If the thickness of the shell is less than 5 nanometers, the ratio of the shell in the cathode active material particles may be excessively small and the desired effect may not be sufficiently exhibited. On the other hand, if the thickness of the shell is less than 100 nanometers The proportion of the shell in the positive electrode active material particles becomes excessively high and the overall capacity of the positive electrode active material is relatively decreased. In addition, the rolling density is lowered and the energy density per volume in the actual cell is lowered, It is undesirable because there is a problem of lowering.

또한, 하나의 구체적인 예에서, 상기 쉘은 코어의 표면적에 대해 50% 내지 100%의 면적에 코팅되어 있을 수 있다.Further, in one specific example, the shell may be coated in an area of 50% to 100% with respect to the surface area of the core.

상기 쉘이 코어의 표면적에 대해 상기 범위를 벗어나 50% 미만의 면적에 코팅되어 있을 경우에는, 상기 쉘의 코팅 면적이 지나치게 적어, 소망하는 효과를 충분히 발휘하지 못해 바람직하지 않다.When the shell is coated with an area of less than 50% out of the above range with respect to the surface area of the core, the coating area of the shell is too small and the desired effect is not sufficiently exhibited.

이와 같이 형성된 쉘의 복합 금속 산화물은, 상세하게는, +2가와 +3가의 금속의 복합 산화물 형태로서, 코어의 리튬 코발트 산화물과 같은 층상 구조를 가질 수 있다.The composite metal oxide of the thus formed shell is in the form of a composite oxide of a +2-valent and a +3-valent metal, and may have a layered structure such as lithium cobalt oxide of the core.

따라서, 상기 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘은 리튬 코발트 산화물의 표면에서 전해액과의 반응으로 일어날 수 있는 반응을 억제시켜 Co의 용출을 방지하고, 표면의 구조적 안정성을 확보함과 동시에, 같은 층상 구조로서 코팅되므로 Li 이온의 전도체 역할을 할 수 있는 바, 보다 리튬 코발트 산화물으로부터의 Li 이온의 이동을 원활히 할 수 있어 출력 특성의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.Therefore, the shell containing the composite metal oxide prevents the elution of Co by suppressing the reaction that may occur due to the reaction with the electrolytic solution on the surface of the lithium cobalt oxide, secures the structural stability of the surface, The coating can act as a conductor of Li ions and can move the Li ions from the lithium cobalt oxide more smoothly, thereby preventing deterioration of the output characteristics.

이러한 상기 복합 금속 산화물은, 하나의 구체적인 에에서, 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.Such a composite metal oxide may be represented by the following general formula (2) in one specific example.

M'tM''wOu (2)M ' t M'' w O u (2)

상기 식에서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고, M 'is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu, and Ni as a metal having an oxidation number of +2,

M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,M "is a metal having an oxidation number of +3 and is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe,

0.125≤t/w≤1이고, 0.6≤(t+w)/u≤0.8에서 u는 t 및 w에 값에 따라 정해진다.(T + w) / u &lt; / = 0.8, u is determined according to the values of t and w.

더욱 상세하게는, 상기 M'는 Co, Zn, Ni, 또는 Mg이고, M''는 Al일 수 있다.More specifically, M 'may be Co, Zn, Ni, or Mg, and M' 'may be Al.

이와 같이 상기 화학식 2로 표현되는 산화물은 상기 복합 금속 산화물의 금속 원소들이 리튬 코발트 산화물 입자 표면에 흡착되는 과정에서, 층상 구조를 갖는 [M'tM''w(OH)2]q+(Xn-)q/n·zH2O(여기서, X는 음이온으로 Cl-, CO3 2-, OH-, NO3-, SO4 2-, PO4 3-를 포함한다.)을 형성하게 되고, 상기 X와 같은 음이온들이 전하 균형(charge valence)를 맞추기 위해 층상 구조 내에 존재하였다가 이를 소성함에 따라 일부 또는 전부 제거되 층상 구조를 갖는 상기 복합 금속 산화물을 형성할 수 있다.Thus, the oxide is in the process of the metal elements of the mixed metal oxide to be adsorbed to the lithium cobalt oxide particles surface, [M 't M'' w (OH) 2] having a layered structure represented by Formula 2 q + (X n -) q / n · zH 2 O ( wherein, X is the anion Cl-, CO 3 2-, OH - . comprises, NO 3-, SO 4 2-, PO 4 3-) to be formed, The anions such as X may exist in the layered structure in order to adjust the charge valence and then be partially or completely removed to form the composite metal oxide having a layered structure.

한편, 상기 양극 활물질 입자는, 더 나아가, 상기 상기 쉘 상에 코팅되어 있고 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 최외곽 표면층을 추가적으로 포함할 수 있다. The cathode active material particle may further include an outermost surface layer coated on the shell and including a composite metal oxide of a metal having an oxidation number of +2 and a metal having a oxidation number of +3.

이때, 상기 최외곽 표면층에 포함되는 복합 금속 산화물은 상기 쉘에 포함되는 복합 금속 산화물과 동일한 조성일 수 있으나, 상세하게는, 최외곽 표면층을 이루는 금속들 중 적어도 하나는 쉘에 포함되지 않은 금속이어서, 쉘과 최외곽 표면층의 조성이 상이할 수 있다.At this time, the composite metal oxide included in the outermost surface layer may be the same composition as the composite metal oxide included in the shell. In detail, at least one of the metals forming the outermost surface layer is a metal not included in the shell, The composition of the shell and the outermost surface layer may be different.

즉, 본원발명의 양극 활물질 입자는 층상 구조의 복합 금속 산화물층이 리튬 코발트 산화물의 코어에 1층 이상으로 여러겹 겹쳐진 형태의 구성도 포함할 수 있다.That is, the cathode active material particle of the present invention may also include a layered structure in which a layered composite metal oxide layer is laminated on one or more layers of a core of lithium cobalt oxide.

한편, 본 발명은 상기 양극 활물질 입자를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 제조방법은, On the other hand, the present invention provides a method for producing the cathode active material particles,

(a) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 쉘 제조용 용액을 준비하는 과정;(a) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M &quot; is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe as a metal having an oxidation number of +3);

(b) 입자 상태의 리튬 코발트 산화물을 용매에 분산하고, 상기 쉘 제조용 용액을 추가 혼합하는 과정; 및(b) dispersing lithium cobalt oxide in a particulate state in a solvent and further mixing the solution for shell preparation; And

(c) 상기 혼합 용액을 여과 및 건조한 후, 열처리하는 과정;(c) filtering and drying the mixed solution, followed by heat treatment;

을 포함할 수 있다.. &Lt; / RTI &gt;

상기 제조방법에 따르면, 본원발명의 양극 활물질 입자는, 리튬 코발트 산화물을 입자에 쉘 제조용 용액이 건조와 함께 1차 코팅되고, 과정(c)의 열처리로 인해 복합 금속 산화물을 형성함으로써 제조된다.According to the above production method, the cathode active material particle of the present invention is produced by first coating lithium cobalt oxide particles with a solution for making a shell, together with drying, and forming a composite metal oxide by the heat treatment in the step (c).

구체적으로, 상기 과정(b)에서 M'2 +, M''3+의 금속 이온들이 리튬 코발트 산화물 입자 표면에 흡착되는 과정에서, 층상 구조를 갖는, [M'tM''w(OH)2]q+(Xn -)q/n·zH2O(여기서, X는 음이온으로 Cl-, CO3 2-, OH-, NO3-, SO4 2-, PO4 3-를 포함한다.)을 형성하게 되고, 상기 X와 같은 음이온들이 전하 균형(charge valence)를 맞추기 위해 층상 구조 사이에 존재하는 형태로 코팅되고, 과정 (c)의 열처리 과정에서 일부 또는 전부 제거된다.Specifically, in the process (b), in the process of adsorbing the metal ions of M ' 2 + and M " 3+ onto the surface of the lithium cobalt oxide particles, [M' t M" w (OH) 2 ] q + (X n - ) q / n zH 2 O wherein X is an anion and includes Cl-, CO 3 2- , OH-, NO 3 - , SO 4 2- , PO 4 3- . And the anions such as X are coated in a form existing between the layered structures in order to adjust the charge valence and are partially or wholly removed in the heat treatment process of the step (c).

따라서, 상기 쉘을 형성하는 복합 금속 산화물은, 전구체 단계에서 코어를 형성하는 리튬 코발트 산화물 입자의 표면에 코팅됨으로써, 층상 구조로 코어의 표면 상에 코팅될 수 있으며, 이에 따라, 상기 쉘은 코어와 연속적인 구조를 형성하여 구조적으로 보다 안정적인 쉘을 형성할 수 있고, M'2 +와 M''3+ 금속이 균일하게 혼합된 구조로 화학적으로 더 안정한 쉘층을 형성할 수 있다.Thus, the composite metal oxide forming the shell can be coated on the surface of the core in a layered structure by being coated on the surface of the lithium cobalt oxide particles forming the core in the precursor step, A continuous structure can be formed to form a structurally more stable shell, and a chemically more stable shell layer can be formed with a structure in which M ' 2 + and M'' 3 + metals are uniformly mixed.

이때, 상기 과정(b)의 용매는 한정되지 아니하나, 상세하게는, 물일 수 있고, 쉘 제조용 용액의 제조에서 사용되는 용매는 과정(b)의 용매와 동일할 수도, 상이할 수도 있으나, 동일한 것이 보다 바람직하다.The solvent used in the preparation of the shell preparation solution may be the same as or different from that of the solvent used in the preparation of the shell, Is more preferable.

하나의 구체적인 예에서, 상기 입자 상태의 리튬 코발트 산화물의 입경(D50)은 5 마이크로미터 내지 25 마이크로미터일 수 있다.In one specific example, the particle size (D50) of the lithium cobalt oxide in the particle state may be between 5 micrometers and 25 micrometers.

상기 범위를 벗어나, 5 마이크로미터 미만인 경우에는, 리튬 코발트 산화물 입자들의 제어가 용이하지 않아 공정상 어려움이 있고, 25 마이크로미터를 초과하는 경우에는 압연밀도, 용량 등의 측면에서 손실이 있는 바 바람직하지 않다.If it is out of the above range and less than 5 micrometers, it is difficult to control the lithium cobalt oxide particles because of difficulty in the process. If it exceeds 25 micrometers, it is preferable because there is a loss in terms of rolling density and capacity. not.

더 나아가, 상기 양극 활물질 입자가 최외곽 표면층을 더 포함하는 경우의 상기 양극 활물질 입자의 제조 방법은, Furthermore, the method for producing the cathode active material particle, in which the cathode active material particle further includes an outermost surface layer,

(d) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 최외곽 표면층 제조용 용액을 준비하는 과정;(d) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M "is a metal having an oxidation number of +3 and is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni, and Fe); preparing a solution for forming an outermost surface layer;

(e) 입자 상태의 쉘이 형성된 리튬 코발트 산화물을 용매에 분산하고, 상기 최외곽 표면층 제조용 용액을 추가 혼합하는 과정; 및(e) dispersing lithium cobalt oxide having a shell in a particle state in a solvent and further mixing the outermost surface layer forming solution; And

(f) 상기 혼합 용액을 여과 및 건조한 후, 열처리하는 과정;(f) filtering and drying the mixed solution, followed by heat treatment;

을 추가로 포함할 수 있다.May be further included.

이때, 최외곽 표면층에 포함되는 복합 금속 산화물의 조성을 쉘의 조성과 동일하게 할지, 상이하게 할지에 따라 최외곽 표면층 제조용 용액에 포함되는 금속염의 금속 종류가 달라질 수 있다.At this time, depending on whether the composition of the composite metal oxide contained in the outermost surface layer is the same as or different from the composition of the shell, the metal type of the metal salt contained in the solution for forming the outermost surface layer may vary.

구체적으로, 동일하게 하는 경우는 쉘 제조용 용액과 동일한 용액을 사용할 수 있고, 상이하게 하는 경우에는, 상기 과정(d)의 최외곽 표면층 제조용 용액에 포함되는 M' 함유 금속염 및 M'' 함유 금속염 중 적어도 하나를 쉘 제조용 용액에 포함되는 금속염들이 함유한 금속과 다른 금속을 함유하도록 함으로써 제조할 수 있다.Specifically, in the case of the same process, the same solution as the solution for preparing a shell can be used. In the case of different process, the M 'containing metal salt and the M' 'containing metal salt contained in the solution for preparing the outermost surface layer in the step (d) At least one of which contains a metal other than the metal salt contained in the solution for making a shell.

상기 제조방법에서, 상기 리튬 코발트 산화물이 용매에 분산된 용액과 쉘 또는 최외곽 코팅층 제조용 용액의 혼합 용액의 pH는 7 내지 12, 상세하게는 8 내지 11로 유지시킬 수 있다.In the above manufacturing method, the pH of the mixed solution of the solution in which the lithium cobalt oxide is dispersed in the solvent and the solution for preparing the shell or the outermost coating layer can be maintained at 7 to 12, specifically 8 to 11.

상기 범위를 벗어나, 용액의 pH가 7보다 미만인 경우에는, 제조용 용액 내 금속 이온의 흡착이 균일하게 이루어 지지 않을 수 있으며, 흡착된 금속 이온들이 다시 용액 내로 용출되어 코팅층을 잘 형성하지 못하므로 본 발명에서 원하는 층상 구조를 형성하지 못할 수 있고, pH가 12보다 높으면 금속 이온이 수산화물 형태로 침전되어 리튬 코발트 산화물 표면 상에 코팅이 되지 않을 수 있는 바 바람직하지 않다.If the pH of the solution is less than 7, the adsorption of the metal ions in the solution for preparation may not be performed uniformly, and the adsorbed metal ions may be eluted into the solution again, , And if the pH is higher than 12, the metal ions may precipitate in the form of hydroxide to prevent coating on the surface of the lithium cobalt oxide, which is not preferable.

한편, 본 발명은 상기 양극 활물질 입자를 제조하는 또 하나의 방법을 제공하고, 상기 제조방법은, On the other hand, the present invention provides another method for producing the cathode active material particle,

(a) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 용액으로부터 공침반응을 통해 M'-M'' 복합 수산화물을 합성하는 과정;(a) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M &quot; is at least one metal selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe as a metal having an oxidation number of +3) to synthesize an M'-M &quot; complex hydroxide through a coprecipitation reaction process;

(b) 입자 상태의 M'-M'' 복합 수산화물과 입자 상태의 리튬 코발트 산화물을 혼합하는 과정; 및(b) mixing the particulate M'-M "complex hydroxide and the particulate lithium cobalt oxide; And

(c) 상기 혼합물을 열처리하는 과정;(c) heat-treating the mixture;

을 포함할 수 있다.. &Lt; / RTI &gt;

상기 제조방법에 따르면, 본원발명의 양극 활물질 입자는, 먼저 쉘을 형성할 복합 금속 산화물의 전구체로서, 복합 금속 수산화물을 공침 반응에 의해 제조하고, 이를 리튬 코발트 산화물 입자와 함께 혼합, 열처리하여 리튬 코발트 산화물 입자 코어에 복합 금속 산화물을 형성하는 방법으로 제조된다.According to the above production method, the cathode active material particles of the present invention are produced by first preparing a composite metal hydroxide as a precursor of a composite metal oxide to form a shell by coprecipitation reaction, mixing it with lithium cobalt oxide particles, And a composite metal oxide is formed on the oxide particle core.

따라서, 상기 쉘을 형성하는 복합 금속 산화물은, 수산화물 형태로 코어를 형성하는 리튬 코발트 산화물 입자의 표면에 부착되었다가 열처리에 의해 산화물로 변하면서, 층상 구조로 코어의 표면 상에 코팅될 수 있다.Therefore, the composite metal oxide forming the shell can be coated on the surface of the core in a layered structure, while being adhered to the surface of the lithium cobalt oxide particles forming the core in the form of hydroxide in the form of oxides by heat treatment.

위와 같은 방법은 표면을 보호하고 있는 복합 산화물 층의 조성 및 구조를 제어하기 쉬우며, pH에 민감하지 않게 코어의 표면에 균일한 층상 구조의 복합 산화물을 형성 할 수 있다. 수용액을 이용한 방법보다 쉘층의 조성을 더 균일하게 만들 수 있는 장점이 있다.The above method can easily control the composition and structure of the complex oxide layer protecting the surface, and can form a composite oxide having a uniform lamellar structure on the surface of the core without being sensitive to the pH. It is possible to make the composition of the shell layer more uniform than the method using an aqueous solution.

이때, 상기 과정(a)에서 합성된 M'-M'' 복합 수산화물은 [M'tM''w(OH)2]q+(Xn -)q/n·zH2O(여기서, X는 음이온으로 Cl-, CO3 2-, OH-, NO3-, SO4 2-, PO4 3-를 포함하고, 0.125≤t/w≤1이고, q는 t 및 w에 값에 따라 정해진다)일 수 있다.In this case, the M'-M '' complex hydroxide synthesized in the above process (a) is [M ' t M " w (OH) 2 ] q + (X n - ) q / n zH 2 O anions Cl-, CO 3 2-, OH -, and, NO 3-, SO 4 2-, PO 4 3- included, and 0.125≤t / w≤1 the, determined according to the value of the q are t and w ).

상기 수산화물 형태의 쉘 형성 전구체가 산화물 형태로 변하면서 리튬 코발트 산화물 입자의 표면에 더욱 견고하게 부착될 수 있다.The shell-forming precursor in the hydroxide form is converted into an oxide form and can be more firmly attached to the surface of the lithium cobalt oxide particles.

더 나아가, 상기 제조방법에 연속선상에서, 상기 양극 활물질 입자가 최외곽 표면층을 더 포함하는 경우의 상기 양극 활물질 입자의 제조 방법은, Furthermore, in the above production method, in the case where the cathode active material particles further include an outermost surface layer on a continuous line,

(d) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 용액으로부터 공침반응을 통해 제2의 M'-M'' 복합 수산화물을 합성하는 과정;(d) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M &quot; is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe as a metal having an oxidation number of +3) through a coprecipitation reaction to form a second M'- ;

(e) 입자 상태의 제2의 M'-M'' 복합 수산화물과 입자 상태의 쉘이 형성된 리튬 코발트 산화물을 혼합하는 과정; 및(e) mixing a second M'-M "complex hydroxide in a particulate state with a lithium cobalt oxide having a shell in a particulate state; And

(f) 상기 혼합물을 열처리하는 과정;(f) heat treating the mixture;

을 추가로 포함할 수 있다.May be further included.

이때, 최외곽 표면층에 포함되는 복합 금속 산화물의 조성을 쉘의 조성과 동일하게 할지, 상이하게 할지에 따라 제2의 M'-M'' 복합 수산화물을 형성하기 위한 과정(d)의 용액에 포함되는 금속염의 금속 종류가 달라질 수 있다.At this time, depending on whether the composition of the composite metal oxide contained in the outermost surface layer is the same as or different from the composition of the shell, the composition of the composite metal oxide contained in the solution of the step (d) for forming the second M'- The metal type of the metal salt may be varied.

구체적으로, 동일하게 하는 경우는 쉘 형성용 수산화물을 제조하는 용액과 동일한 용액을 사용할 수 있고, 상이하게 하는 경우에는, 제2의 M'-M'' 복합 수산화물을 형성하기 위한 과정(d)의 용액에서 M' 함유 금속염 및 M'' 함유 금속염 중 적어도 하나를, 과정(a)의 용액에 포함되는 금속염들이 함유한 금속과 다른 금속을 함유하도록 함으로써 제조할 수 있다.Specifically, in the case of using the same solution, the same solution as the solution for producing a hydroxide for shell formation can be used. In the case of differentiation, in the step (d) for forming the second M'- At least one of the M '-containing metal salt and the M' '-containing metal salt in the solution may contain a metal other than the metal contained in the solution of the metal salts contained in the solution of the step (a).

여기서, 공침 반응으로 형성된 복합 금속 수산화물의 혼합비는 코팅 두께에 따라 적절히 선택될 수 있다.Here, the mixing ratio of the composite metal hydroxide formed by the coprecipitation reaction can be appropriately selected depending on the coating thickness.

한편, 상기에서와 같이, 각각의 제조방법에서 본 발명에 따른 양극 활물질 입자를 제조하기 위해서는, 쉘 또는 최외곽 표면층을 형성하기 위해 M' 함유 금속염과 M'' 함유 금속염을 사용한다.Meanwhile, as described above, in order to produce the cathode active material particles according to the present invention in each production method, M '-containing metal salt and M' '-containing metal salt are used to form a shell or an outermost surface layer.

이때, 상기 용액들에서, M' 함유 금속염과 M'' 함유 금속염은, M'와 M''가 몰비로 M'/M'' = 0.125~1의 조건을 만족하는 범위에서 혼합될 수 있다.At this time, in the above solutions, the M '-containing metal salt and the M' '-containing metal salt can be mixed in a range that M' and M "are in a molar ratio and M '/ M" = 0.125-1.

상기 범위를 벗어나, M'/M'' 비가 상기 범위를 벗어나 0.125보다 작거나, 1보다 높은 경우에는 층상 구조가 형성되지 않고, M' 함유 금속염 또는 M'' 함유 금속염이 생성되어 쉘을 형성할 수 없는 바 바람직하지 않다.If the M '/ M "ratio is out of the above range and is less than 0.125 or higher than 1, the layered structure is not formed and the M' containing metal salt or M '' containing metal salt is formed to form the shell Not possible is not desirable.

하나의 구체적인 예에서, 상기 금속염의 종류는 한정되지 아니하나, 상세하게는, 염화물, 황산염, 탄산염, 및 질산염에서 선택되는 하나 이상의 종류일 수 있다.In one specific example, the type of the metal salt is not limited, and in particular, it may be at least one kind selected from a chloride, a sulfate, a carbonate, and a nitrate.

또한, 각각의 제조과정에서 상기 과정(c)의 건조는 상세하게는, 섭씨 30도 내지 130도에서 1시간 내지 24시간 동안 수행될 수 있고, 과정(c) 또는 (f)의 열처리는 섭씨 600도 내지 1100도의 범위, 상세하게는 700도 내지 1000도의 범위에서 1 시간 내지 10 시간 동안 수행될 수 있다.Further, in each of the manufacturing processes, the drying of the process (c) may be performed at 30 to 130 degrees Celsius for 1 to 24 hours, and the heat treatment of the process (c) or (f) Can be performed in the range of 1 to 100 degrees, more specifically, in the range of 700 to 1000 degrees for 1 to 10 hours.

만일, 상기 과정(c)의 건조가 상기 범위를 벗어나 지나치게 낮은 온도에서 수행되거나, 지나치게 짧은 시간 동안 수행될 경우에는, 건조가 제대로 이루어지지 않을 수 있고, 반대로 너무 높거나, 긴 시간 동안 수행되는 경우에는 구조의 변경을 가져오는 반응이 일어날 수 있으므로 바람직하지 않다.If the drying in the step (c) is carried out at an excessively low temperature beyond the above-mentioned range, or if the drying is carried out for an excessively short time, the drying may not be performed properly. On the other hand, Is not preferable because a reaction that causes a change in structure may occur.

또한, 상기 과정(c)와 (f)의 열처리가 상기 범위를 벗어나 지나치게 낮은 온도에서 수행되거나, 지나치게 짧은 시간 동안 수행될 경우에는, 상기 양극 활물질 입자의 코어-쉘 구조가 안정적으로 형성되지 못할 수 있고, 이와 반대로, 지나치게 높은 온도에서 수행되거나, 지나치게 긴 시간 동안 수행될 경우에는, 상기 양극 활물질 입자를 구성하는 리튬 코발트 산화물과 복합 금속 산화물의 물리적, 화학적 특성을 변화시켜, 오히려 성능 저하를 유발할 수 있다.In addition, when the heat treatment in the steps (c) and (f) is carried out at an excessively low temperature beyond the above range, or when the heat treatment is performed for an excessively short time, the core-shell structure of the cathode active material particles may not be stably formed On the contrary, when the lithium-cobalt composite oxide is performed at an excessively high temperature or is carried out for an excessively long time, the physical and chemical properties of the lithium cobalt oxide and the composite metal oxide constituting the cathode active material particles may be changed, have.

또한, 본 발명은 상기 양극 활물질 입자를 포함하는 양극, 음극 및 전해액을 포함하는 이차전지를 제공하는 바, 상기 이차전지는 그것의 종류가 특별히 한정되는 것은 아니지만, 구체적인 예로서, 높은 에너지 밀도, 방전 전압, 출력 안정성 등의 장점을 가진 리튬이온 전지, 리튬이온 폴리머 전지 등과 같은 리튬 이차전지일 수 있다.In addition, the present invention provides a secondary battery comprising the positive electrode active material particles, the negative electrode and the electrolyte solution, and the kind of the secondary battery is not particularly limited, but specific examples include a high energy density, A secondary battery such as a lithium ion battery, a lithium ion polymer battery or the like, which has merits such as power, voltage, and output stability.

일반적으로, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 분리막, 및 리튬염 함유 비수 전해액으로 구성되어 있다. Generally, a lithium secondary battery is composed of a positive electrode, a negative electrode, a separator, and a non-aqueous electrolyte containing a lithium salt.

상기 양극은, 예를 들어, 양극 집전체 상에 양극 활물질, 도전재 및 바인더의 혼합물을 도포한 후 건조하여 제조되며, 필요에 따라서는, 상기 혼합물에 충진제를 더 첨가하기도 한다.The positive electrode is prepared, for example, by coating a mixture of a positive electrode active material, a conductive material and a binder on a positive electrode current collector, and then drying the mixture. Optionally, a filler may be further added to the mixture.

상기 도전재는 통상적으로 양극 활물질을 포함한 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 도전재는 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 도전성을 가진 것이라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 천연 흑연이나 인조 흑연 등의 흑연; 카본블랙, 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙, 채널 블랙, 퍼네이스 블랙, 램프 블랙, 서머 블랙 등의 카본블랙; 탄소 섬유나 금속 섬유 등의 도전성 섬유; 불화 카본, 알루미늄, 니켈 분말 등의 금속 분말; 산화아연, 티탄산 칼륨 등의 도전성 위스키; 산화 티탄 등의 도전성 금속 산화물; 폴리페닐렌 유도체 등의 도전성 소재 등이 사용될 수 있다.The conductive material is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture including the cathode active material. Such a conductive material is not particularly limited as long as it has electrical conductivity without causing chemical changes in the battery, for example, graphite such as natural graphite or artificial graphite; Carbon black such as carbon black, acetylene black, ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and summer black; Conductive fibers such as carbon fiber and metal fiber; Metal powders such as carbon fluoride, aluminum, and nickel powder; Conductive whiskey such as zinc oxide and potassium titanate; Conductive metal oxides such as titanium oxide; Conductive materials such as polyphenylene derivatives and the like can be used.

상기 바인더는 활물질과 도전재 등의 결합과 집전체에 대한 결합에 조력하는 성분으로서, 통상적으로 양극 활물질을 포함하는 혼합물 전체 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%로 첨가된다. 이러한 바인더의 예로는, 폴리불화비닐리덴, 폴리비닐알코올, 카르복시메틸셀룰로우즈(CMC), 전분, 히드록시프로필셀룰로우즈, 재생 셀룰로우즈, 폴리비닐피롤리돈, 테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌-디엔 테르 폴리머(EPDM), 술폰화 EPDM, 스티렌 브티렌 고무, 불소 고무, 다양한 공중합체 등을 들 수 있다.The binder is a component which assists in bonding of the active material and the conductive material and bonding to the current collector, and is usually added in an amount of 1 to 30% by weight based on the total weight of the mixture containing the cathode active material. Examples of such binders include polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene , Polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butylene rubber, fluorine rubber, various copolymers and the like.

상기 충진제는 양극의 팽창을 억제하는 성분으로서 선택적으로 사용되며, 당해 전지에 화학적 변화를 유발하지 않으면서 섬유상 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 올리핀계 중합체; 유리섬유, 탄소섬유 등의 섬유상 물질이 사용된다.The filler is optionally used as a component for suppressing the expansion of the anode, and is not particularly limited as long as it is a fibrous material without causing a chemical change in the battery. Examples of the filler include olefin polymers such as polyethylene and polypropylene; Fibrous materials such as glass fibers and carbon fibers are used.

상기 음극은 음극 집전체 상에 음극 활물질을 도포, 건조하여 제작되며, 필요에 따라, 앞서 설명한 바와 같은 성분들이 선택적으로 더 포함될 수도 있다.The negative electrode is manufactured by applying and drying a negative electrode active material on a negative electrode collector, and if necessary, the above-described components may be selectively included.

상기 음극 활물질로는, 예를 들어, 난흑연화 탄소, 흑연계 탄소 등의 탄소; LixFe2O3(0≤x≤1), LixWO2(0≤x≤1), SnxMe1 - xMe'yOz (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me': Al, B, P, Si, 주기율표의 1족, 2족, 3족 원소, 할로겐; 0<x≤1; 1≤y≤3; 1≤z≤8) 등의 금속 복합 산화물; 리튬 금속; 리튬 합금; 규소계 합금; 주석계 합금; SnO, SnO2, PbO, PbO2, Pb2O3, Pb3O4, Sb2O3, Sb2O4, Sb2O5, GeO, GeO2, Bi2O3, Bi2O4, and Bi2O5 등의 금속 산화물; 폴리아세틸렌 등의 도전성 고분자; Li-Co-Ni 계 재료 등을 사용할 수 있다.Examples of the negative electrode active material include carbon such as non-graphitized carbon and graphite carbon; Li x Fe 2 O 3 (0≤x≤1 ), Li x WO 2 (0≤x≤1), Sn x Me 1 - x Me 'y O z (Me: Mn, Fe, Pb, Ge; Me' : Metal complex oxides such as Al, B, P, Si, Group 1, Group 2, Group 3 elements of the periodic table, Halogen, 0 < x &lt; Lithium metal; Lithium alloy; Silicon-based alloys; Tin alloy; SnO, SnO 2, PbO, PbO 2, Pb 2 O 3, Pb 3 O 4, Sb 2 O 3, Sb 2 O 4, Sb 2 O 5, GeO, GeO 2, Bi 2 O 3, Bi 2 O 4, and Bi 2 O 5 ; Conductive polymers such as polyacetylene; Li-Co-Ni-based materials and the like can be used.

상기 분리막 및 분리필름은 양극과 음극 사이에 개재되며, 높은 이온 투과도와 기계적 강도를 가지는 절연성의 얇은 박막이 사용된다. 분리막의 기공 직경은 일반적으로 0.01 ~ 10 ㎛이고, 두께는 일반적으로 5 ~ 300 ㎛이다. 이러한 분리막으로는, 예를 들어, 내화학성 및 소수성의 폴리프로필렌 등의 올레핀계 폴리머; 유리섬유 또는 폴리에틸렌 등으로 만들어진 시트나 부직포 등이 사용된다. 전해질로서 폴리머 등의 고체 전해질이 사용되는 경우에는 고체 전해질이 분리막을 겸할 수도 있다.The separation membrane and the separation film are interposed between the anode and the cathode, and an insulating thin film having high ion permeability and mechanical strength is used. The pore diameter of the separator is generally 0.01 to 10 mu m and the thickness is generally 5 to 300 mu m. Such separation membranes include, for example, olefinic polymers such as polypropylene, which are chemically resistant and hydrophobic; A sheet or nonwoven fabric made of glass fiber, polyethylene or the like is used. When a solid electrolyte such as a polymer is used as an electrolyte, the solid electrolyte may also serve as a separation membrane.

또한, 하나의 구체적인 예에서, 고에너지 밀도의 전지의 안전성의 향상을 위하여, 상기 분리막 및/또는 분리필름은 유/무기 복합 다공성의 SRS(Safety-Reinforcing Separators) 분리막일 수 있다.Further, in one specific example, in order to improve the safety of a high energy density cell, the separation membrane and / or the separation film may be an organic / inorganic composite porous SRS (Safety-Reinforcing Separators) separator.

상기 SRS 분리막은 폴리올레핀 계열 분리막 기재상에 무기물 입자와 바인더 고분자를 활성층 성분으로 사용하여 제조되며, 이때 분리막 기재 자체에 포함된 기공 구조와 더불어 활성층 성분인 무기물 입자들간의 빈 공간(interstitial volume)에 의해 형성된 균일한 기공 구조를 갖는다.The SRS separator is manufactured by using inorganic particles and a binder polymer on the polyolefin-based separator substrate as an active layer component. In addition to the pore structure contained in the separator substrate itself, the SRS separator is formed by interstitial volume between inorganic particles And has a uniform pore structure.

이러한 유/무기 복합 다공성 분리막을 사용하는 경우 통상적인 분리막을 사용한 경우에 비하여 화성 공정(Formation)시의 스웰링(swelling)에 따른 전지 두께의 증가를 억제할 수 있다는 장점이 있고, 바인더 고분자 성분으로 액체 전해액 함침시 겔화 가능한 고분자를 사용하는 경우 전해질로도 동시에 사용될 수 있다. The use of such an organic / inorganic composite porous separator has the advantage of suppressing an increase in thickness of the cell due to swelling at the time of chemical conversion compared with the case of using a conventional separator, When a gelable polymer is used when liquid electrolyte is impregnated, it can also be used as an electrolyte.

또한, 상기 유/무기 복합 다공성 분리막은 분리막 내 활성층 성분인 무기물 입자와 바인더 고분자의 함량 조절에 의해 우수한 접착력 특성을 나타낼 수 있으므로, 전지 조립 공정이 용이하게 이루어질 수 있다는 특징이 있다.In addition, the organic / inorganic composite porous separator can exhibit excellent adhesion characteristics by controlling the contents of the inorganic particles and the binder polymer in the separator, so that the cell assembly process can be easily performed.

상기 무기물 입자는 전기화학적으로 안정하기만 하면 특별히 제한되지 않는다. 즉, 본 발명에서 사용할 수 있는 무기물 입자는 적용되는 전지의 작동 전압 범위(예컨대, Li/Li+ 기준으로 0~5V)에서 산화 및/또는 환원 반응이 일어나지 않는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 특히, 이온 전달 능력이 있는 무기물 입자를 사용하는경우, 전기 화학 소자 내의 이온 전도도를 높여 성능 향상을 도모할 수 있으므로, 가능한 이온 전도도가 높은 것이 바람직하다. 또한, 상기 무기물 입자가 높은 밀도를 갖는 경우, 코팅시 분산시키는데 어려움이 있을 뿐만 아니라 전지 제조시 무게 증가의 문제점도 있으므로, 가능한 밀도가 작은 것이 바람직하다. 또한, 유전율이 높은 무기물인 경우, 액체 전해질 내 전해질 염, 예컨대 리튬염의 해리도 증가에 기여하여 전해액의 이온 전도도를 향상시킬 수 있다.The inorganic particles are not particularly limited as long as they are electrochemically stable. That is, the inorganic particles usable in the present invention are not particularly limited as long as the oxidation and / or reduction reaction does not occur in the operating voltage range of the applied battery (for example, 0 to 5 V based on Li / Li +). Particularly, when inorganic particles having an ion-transporting ability are used, the ion conductivity in the electrochemical device can be increased and the performance can be improved. Therefore, it is preferable that the ionic conductivity is as high as possible. In addition, when the inorganic particles have a high density, it is difficult to disperse the particles at the time of coating, and there is a problem of an increase in weight during the production of the battery. In the case of an inorganic substance having a high dielectric constant, dissociation of an electrolyte salt, for example, a lithium salt, in the liquid electrolyte also contributes to increase ionic conductivity of the electrolyte.

상기 리튬염 함유 비수 전해액은, 유기 전해액과 리튬염으로 이루어져 있다. 유기 전해액으로는 비수계 액상 전해액, 유기 고체 전해질, 무기 고체 전해질 등이 사용된다. The lithium salt-containing non-aqueous electrolyte is composed of an organic electrolytic solution and a lithium salt. As the organic electrolytic solution, a non-aqueous liquid electrolytic solution, an organic solid electrolyte, an inorganic solid electrolyte and the like are used.

상기 비수계 액상 전해액으로는, 예를 들어, N-메틸-2-피롤리디논, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트, 부틸렌 카르보네이트, 디메틸 카르보네이트, 디에틸 카르보네이트, 감마-부틸로 락톤, 1,2-디메톡시 에탄, 테트라히드록시 프랑(franc), 2-메틸 테트라하이드로푸란, 디메틸술폭시드, 1,3-디옥소런, 포름아미드, 디메틸포름아미드, 디옥소런, 아세토니트릴, 니트로메탄, 포름산 메틸, 초산메틸, 인산 트리에스테르, 트리메톡시 메탄, 디옥소런 유도체, 설포란, 메틸 설포란, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 프로필렌 카르보네이트 유도체, 테트라하이드로푸란 유도체, 에테르, 피로피온산 메틸, 프로피온산 에틸 등의 비양자성 유기용매가 사용될 수 있다.Examples of the nonaqueous liquid electrolytic solution include N-methyl-2-pyrrolidinone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, gamma -Butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxyfuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane , Acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, triester phosphate, trimethoxymethane, dioxolane derivatives, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, propylene carbonate Nonionic organic solvents such as tetrahydrofuran derivatives, ethers, methyl pyrophosphate, ethyl propionate and the like can be used.

상기 유기 고체 전해질로는, 예를 들어, 폴리에틸렌 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드 유도체, 폴리프로필렌 옥사이드 유도체, 인산 에스테르 폴리머, 폴리 에지테이션 리신(agitation lysine), 폴리에스테르 술파이드, 폴리비닐 알코올, 폴리 불화 비닐리덴, 이온성 해리기를 포함하는 중합체 등이 사용될 수 있다.Examples of the organic solid electrolyte include a polymer electrolyte such as a polyethylene derivative, a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a phosphate ester polymer, an agitation lysine, a polyester sulfide, a polyvinyl alcohol, a polyvinylidene fluoride, Polymers containing ionic dissociation groups, and the like can be used.

상기 무기 고체 전해질로는, 예를 들어, Li3N, LiI, Li5NI2, Li3N-LiI-LiOH, LiSiO4, LiSiO4-LiI-LiOH, Li2SiS3, Li4SiO4, Li4SiO4 -LiI-LiOH, Li3PO4 -Li2S-SiS2 등의 Li의 질화물, 할로겐화물, 황산염 등이 사용될 수 있다.Examples of the inorganic solid electrolyte include Li 3 N, LiI, Li 5 NI 2 , Li 3 N-LiI-LiOH, LiSiO 4 , LiSiO 4 -LiI- LiOH, Li 2 SiS 3 , Li 4 SiO 4 , Nitrides, halides and sulfates of Li such as Li 4 SiO 4 - LiI-LiOH and Li 3 PO 4 - Li 2 S-SiS 2 can be used.

상기 리튬염은 상기 비수계 전해질에 용해되기 좋은 물질로서, 예를 들어, LiCl, LiBr, LiI, LiClO4, LiBF4, LiB10Cl10, LiPF6, LiCF3SO3, LiCF3CO2, LiAsF6, LiSbF6, LiAlCl4, CH3SO3Li, CF3SO3Li, (CF3SO2)2NLi, 클로로 보란 리튬, 저급 지방족 카르본산 리튬, 4 페닐 붕산 리튬, 이미드 등이 사용될 수 있다.The lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous electrolyte, for example, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 4, LiBF 4, LiB 10 Cl 10, LiPF 6, LiCF 3 SO 3, LiCF 3 CO 2, LiAsF 6, LiSbF 6, LiAlCl 4, CH 3 SO 3 Li, CF 3 SO 3 Li, (CF 3 SO 2) 2 NLi, chloroborane lithium, lower aliphatic carboxylic acid lithium, lithium tetraphenyl borate and imide have.

또한, 리튬염 함유 비수 전해액은 전해액 첨가제들을 포함할 수 있고, 상기 전해액 첨가제들은 에틸렌 카르보네이트, 비닐 아세테이트, 비닐 에틸렌 카르보네이트, 티오펜, 1,3-프로판 설톤, 석신산 무수물 및 다이니트릴 첨가제 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 다이니트릴 첨가제는 말로노니트릴, 석시노니트릴, 글루타로니트릴, 아디포니트릴 및 프탈로니트릴 중 적어도 하나일 수 있다.Further, the non-aqueous electrolyte solution containing a lithium salt may include electrolyte additives, and the electrolyte additives may be selected from the group consisting of ethylene carbonate, vinyl acetate, vinylethylene carbonate, thiophene, 1,3-propane sultone, succinic anhydride, Wherein the denitrile additive may be at least one of malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and phthalonitrile.

그 밖에도 충방전 특성, 난연성 등의 개선을 목적으로, 예를 들어, 피리딘, 트리에틸포스파이트, 트리에탄올아민, 환상 에테르, 에틸렌 디아민, n-글라임(glyme), 헥사 인산 트리 아미드, 니트로벤젠 유도체, 유황, 퀴논 이민 염료, N-치환 옥사졸리디논, N,N-치환 이미다졸리딘, 에틸렌 글리콜 디알킬 에테르, 암모늄염, 피롤, 2-메톡시 에탄올, 삼염화 알루미늄 등이 첨가될 수도 있다. 경우에 따라서는, 불연성을 부여하기 위하여, 사염화탄소, 삼불화에틸렌 등의 할로겐 함유 용매를 더 포함시킬 수도 있고, 고온 보존 특성을 향상시키기 위하여 이산화탄산 가스를 더 포함시킬 수도 있다.In addition, for the purpose of improving the charge-discharge characteristics and the flame retardancy, there can be mentioned, for example, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, glyme, hexaphosphoric triamide, , Sulfur, quinone imine dyes, N-substituted oxazolidinones, N, N-substituted imidazolidines, ethylene glycol dialkyl ethers, ammonium salts, pyrrole, 2-methoxyethanol and aluminum trichloride. In some cases, a halogen-containing solvent such as carbon tetrachloride or ethylene trifluoride may be further added to impart nonflammability, or a carbon dioxide gas may be further added to improve high-temperature storage characteristics.

본 발명은 또한, 상기 이차전지를 포함하는 전지팩 및 상기 전지팩을 포함하는 디바이스를 제공하는 바, 상기와 같은 전지팩 및 디바이스는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서는 그에 대한 구체적인 설명을 생략한다.The present invention also provides a battery pack including the secondary battery and a device including the battery pack. Since the battery pack and the device are known in the art, a detailed description thereof will be omitted herein. do.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 양극 활물질 입자는, 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및 상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘(shell)을 포함함으로써, 리튬 코발트 산화물만을 포함하는 종래의 양극 활물질 입자에 비해, 리튬 코발트 산화물의 표면 보호 효과로 인해, 전해액과의 반응성이 현저히 감소함으로써, 가스 발생으로 인한 스웰링 현상과 같은 안전성 저하의 문제를 예방할 수 있고, 고전압 하에서도 표면 구조 변화를 억제시킬 수 있는 바, 양극 활물질 입자의 구조적 안정성을 향상시키는 동시에, 이차전지의 수명 특성을 향상시킬 수 있으며, 상기 쉘 또한 층상 구조를 가짐으로써, 쉘에서도 리튬 이온의 이동이 상대적으로 용이하므로, 이차전지의 레이트(rate) 특성 저하를 효과적으로 방지할 수 있는 효과가 있다.As described above, the cathode active material particle according to the present invention comprises a core containing lithium cobalt oxide; And a shell coated on the surface of the core and containing a composite metal oxide of a metal having an oxidation number of +2 and a metal having a oxidation number of +3, compared to a conventional cathode active material particle containing only lithium cobalt oxide, Due to the surface protective effect of the lithium cobalt oxide, the reactivity with the electrolytic solution is remarkably reduced, so that the problem of the safety deterioration such as the swelling phenomenon due to the generation of the gas can be prevented and the change of the surface structure can be suppressed even under a high voltage. It is possible to improve the structural stability of the positive electrode active material particles and improve the lifetime characteristics of the secondary battery. Since the shell also has a layered structure, the movement of lithium ions is relatively easy even in the shell, It is possible to effectively prevent deterioration of characteristics.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 양극 활물질 입자의 SEM 사진이다;
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 양극 활물질 입자의 SEM 사진이다;
도 3은 본 발명의 실험예 2에 따른 25℃에서의 수명 특성을 비교한 그래프이다;
도 4은 본 발명의 실험예 2에 따른 45℃에서의 수명 특성을 비교한 그래프이다
1 is an SEM photograph of a cathode active material particle according to Example 1 of the present invention;
2 is an SEM photograph of a cathode active material particle according to Example 2 of the present invention;
3 is a graph comparing life characteristics at 25 ° C according to Experimental Example 2 of the present invention;
4 is a graph comparing lifetime characteristics at 45 DEG C according to Experimental Example 2 of the present invention

이하, 본 발명의 실시예를 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be further described with reference to Examples of the present invention, but the scope of the present invention is not limited thereto.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

입경이 10 내지 20 마이크로미터의 범위로 분포되어 있는 입자 상태의 LiCoO2 100g을 물 1000 ml에 분산시키고, CoCl2 및 Al2(SO4)3를 몰비로 Co:Al=1:2이 되도록 물에 혼합한 용액을 (Co+Al)가 LiCoO2 대비 5000ppm이 되도록 첨가하여, 지르코니아 볼과 함께 볼밀을 이용해 혼합한다. 상기, 혼합물(pH=10)을 여과하고 130 ℃에서 건조한 후, 공기 분위기하, 1000℃에서 5시간 소성을 수행하여 쉘의 두께가 10nm 인 코어-쉘 구조의 활물질을 합성하였다. 합성된 활물질의 SEM 사진을 도 1에 도시하였다.Particulate LiCoO 2 particles having a particle diameter ranging from 10 to 20 micrometers Was dispersed in 1000 ml of water and a solution of CoCl 2 and Al 2 (SO 4 ) 3 in water at a molar ratio of Co: Al = 1: 2 was added so that (Co + Al) was 5000 ppm relative to LiCoO 2 And mixed with a zirconia ball using a ball mill. The mixture (pH = 10) was filtered, dried at 130 ° C, and fired at 1000 ° C for 5 hours in an air atmosphere to synthesize a core-shell structure having a shell thickness of 10 nm. An SEM photograph of the synthesized active material is shown in Fig.

도 1을 참조하면, LiCoO2 의 층상 구조와 구조적으로 일치하는 층상구조의 CoAl2O4이 표면에 형성되어 있는 것을 보여주고 있고, 표면에 붙어 있음을 알 수 있다.Referring to Figure 1, it is shown that in CoAl 2 O 4 of the layered structure matches the layered structure and the structure of LiCoO 2 is formed on the surface, it can be seen that attached to the surface.

<실시예 2>&Lt; Example 2 >

500 ml에 CoCl2 및 Al2(SO4)3를 몰비로 Co:Al=1:2이 되도록 물에 혼합한 용액에 수산화 나트륨을 혼합하여 공침시킴으로써 Co-Al계 수산화물(CoAl2(OH)8)를 합성하였다.Co-Al-based hydroxide (CoAl 2 (OH) 8 ) was prepared by co-precipitation of sodium hydroxide with a solution of CoCl 2 and Al 2 (SO 4 ) 3 in 500 ml of water in a molar ratio of Co: ) Were synthesized.

입경이 10 내지 20 마이크로미터의 범위로 분포되어 있는 입자 상태의 LiCoO2 100 중량부, CoAl2(OH)8 1 중량부를 건식 혼합한 후, 섭씨 1000℃에서 5시간 소성을 수행하여 CoAl2O4를 포함하는 쉘의 두께가 10nm 인 코어-쉘 구조의 활물질을 합성하였다. 합성된 활물질의 SEM 사진을 도 2에 도시하였다.100 parts by weight of LiCoO 2 in a particle state in which the particle diameter is distributed in a range of 10 to 20 micrometers, 100 parts by weight of CoAl 2 (OH) 8 And then fired at 1000 ° C for 5 hours to synthesize a core-shell structure active material having a shell thickness of 10 nm containing CoAl 2 O 4 . An SEM photograph of the synthesized active material is shown in Fig.

도 2를 참조하면, 실시예 1과는 다르게 CoAl2O4 코팅이 LiCoO2 표면 전반에 고루 분포하는 것이 관찰되어지는 한편, LiCoO2 모체와 연속된 층상구조의 코팅층으로 존재함을 알 수 있다..2, unlike Example 1, a CoAl 2 O 4 coating is formed on a LiCoO 2 It can be seen that even distribution throughout the surface is observed, while it is present as a continuous layered coating layer with the LiCoO 2 matrix.

<비교예 1>&Lt; Comparative Example 1 &

입경이 10 내지 20 마이크로미터의 범위로 분포되어 있는 입자 상태의 LiCoO2를 양극 활물질 입자로 사용하였다.LiCoO 2 in the form of particles having a particle diameter in the range of 10 to 20 micrometers was used as the cathode active material particle.

<실험예 1><Experimental Example 1>

실시예 1 내지 2 및 비교예 1에서 제조된 양극 활물질 입자, PVdF 바인더, 천연 흑연 도전재를 중량비로 95 : 2.5 : 2.5 (양극 활물질: 바인더: 도전재)가 되도록 NMP에 잘 섞어 준 후 20 ㎛ 두께의 Al 호일에 도포한 후 130℃에서 건조하여 양극을 제조하였다. 음극으로는 리튬 호일을 사용하고, EC : DMC : DEC = 1 : 2 : 1 인 용매에 1M의 LiPF6가 들어있는 전해액을 사용하여 하프코인셀을 다수개씩 제조하였다.The cathode active material particles, the PVdF binder, and the natural graphite conductive material prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were thoroughly mixed in NMP to have a weight ratio of 95: 2.5: 2.5 (cathode active material: binder: conductive material) Thick Al foil, and dried at 130 DEG C to prepare a positive electrode. Lithium foil was used as the cathode, and half-coin cells were prepared using an electrolyte solution containing 1M of LiPF 6 in a solvent of EC: DMC: DEC = 1: 2: 1.

이와 같이 제조된 하프코인셀 다수개를, 섭씨 25도, 45도에서 각각 상한 전압 4.55V의 CC/CV 충전모드, 하한 전압 2.5V CC 방전모드로 0.1C 충방전 후, 0.5C/1C 충방전 수명 특성을 평가하고, 그 결과를 하기 도 3 및 도 4에 나타내었다.A plurality of half-coin cells thus manufactured were charged and discharged at 0.1 C and 0.5 C / 1 C in a CC / CV charging mode with an upper limit voltage of 4.55 V and a lower half-voltage 2.5 V CC discharge mode at 25 ° C. and 45 ° C., The life characteristics were evaluated, and the results are shown in Figs. 3 and 4.

상기 도 3 및 도 4를 참조하면, 실시예들의 경우, 4.55V 이상의 고전압 하에서도 표면의 안정성이 향상되어 50 사이클까지도, 용량 유지율이 85% 이상임을 확인할 수 있다. 반면에, 비교예 1의 경우에는 수명특성이 40 사이클 전에 70% 이하로 급격히 떨어져 구조적 안정성이 완전히 저하되었음을 알 수 있다.Referring to FIGS. 3 and 4, it can be seen that the stability of the surface is improved even at a high voltage of 4.55 V or more, and the capacity retention rate is 85% or more even for 50 cycles. On the other hand, in the case of the comparative example 1, the lifespan property rapidly drops to 70% or less before 40 cycles and the structural stability is completely lowered.

이상 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕을 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims.

Claims (24)

하기 화학식 1로 표현되는 리튬 코발트 산화물을 포함하는 코어; 및
상기 코어의 표면 상에 코팅되어 있고, 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 쉘(shell);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자:
LiaCo(1-x)MxO2-yAy (1)
상기 식에서, M은 Ti, Mg, Zn, Si, Al, Zr, V, Mn, Nb 및 Ni로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종이고,
A는 산소 치환형 할로겐이며,
1.00≤a≤1.05, 0≤x≤0.05, 및 0≤y≤0.001이다.
A core comprising lithium cobalt oxide represented by the following formula (1); And
A shell coated on the surface of the core, the shell comprising a composite metal oxide of a metal having a oxidation number of +2 and a metal having a oxidation number of +3;
The positive electrode active material particles according to claim 1,
Li a Co (1-x) M x O 2-y A y (1)
M is at least one member selected from the group consisting of Ti, Mg, Zn, Si, Al, Zr, V, Mn,
A is an oxygen-substituted halogen,
1.00? A? 1.05, 0? X? 0.05, and 0? Y?
제 1 항에 있어서, 상기 쉘의 두께는 5 나노미터 내지 100 나노미터인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle according to claim 1, wherein the thickness of the shell is 5 nanometers to 100 nanometers. 제 1 항에 있어서, 상기 쉘은 코어의 표면적에 대해 50% 내지 100%의 면적에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the shell is formed in an area of 50% to 100% with respect to a surface area of the core. 제 1 항에 있어서, 상기 쉘의 복합 금속 산화물은 층상 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The cathode active material particle according to claim 1, wherein the composite metal oxide of the shell has a layered structure. 제 1 항에 있어서, 상기 복합 금속 산화물은 하기 화학식 2로 표현되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자:
M'tM''wOu (2)
상기 식에서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이고,
M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이며,
0.125≤t/w≤1이고, 0.6≤(t+w)/u≤0.8에서 u는 t 및 w에 값에 따라 정해진다.
The positive electrode active material particle according to claim 1, wherein the composite metal oxide is expressed by the following formula (2)
M ' t M'' w O u (2)
M 'is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu, and Ni as a metal having an oxidation number of +2,
M "is a metal having an oxidation number of +3 and is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe,
(T + w) / u &lt; / = 0.8, u is determined according to the values of t and w.
제 5 항에 있어서, 상기 M'는 Co, Zn, Ni 또는 Mg이고, M''는 Al인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 5, wherein M 'is Co, Zn, Ni or Mg, and M "is Al. 제 1 항에 있어서, 상기 양극 활물질 입자는, 상기 쉘 상에 코팅되어 있고 산화수가 +2인 금속과 +3인 금속의 복합 금속 산화물을 포함하는 최외곽 표면층을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.2. The lithium secondary battery according to claim 1, wherein the cathode active material particle further comprises an outermost surface layer coated on the shell and including a composite metal oxide of a metal having an oxidation number of +2 and a metal having a oxidation number of +3 As a cathode active material particle. 제 7 항에 있어서, 상기 최외곽 표면층을 이루는 금속들 중 적어도 하나는 쉘에 포함되지 않은 금속인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자.The positive electrode active material particle according to claim 7, wherein at least one of the metals forming the outermost surface layer is a metal not contained in the shell. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 양극 활물질 입자를 제조하는 방법으로서,
(a) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 쉘 제조용 용액을 준비하는 과정;
(b) 입자 상태의 리튬 코발트 산화물을 용매에 분산하고, 상기 쉘 제조용 용액을 추가 혼합하는 과정; 및
(c) 상기 과정(b)에서 제조된 혼합 용액을 여과 및 건조한 후, 열처리하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
9. A method of producing a cathode active material particle according to any one of claims 1 to 8,
(a) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M &quot; is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe as a metal having an oxidation number of +3);
(b) dispersing lithium cobalt oxide in a particulate state in a solvent and further mixing the solution for shell preparation; And
(c) filtering and drying the mixed solution prepared in the step (b), followed by heat treatment;
Wherein the positive electrode active material particles have an average particle diameter of not more than 100 nm.
제 9 항에 있어서, 상기 과정(b)의 용매는 물인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the solvent of the step (b) is water. 제 9 항에 있어서, 상기 입자 상태의 리튬 코발트 산화물의 입경(D50)은 5 마이크로미터 내지 25 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method according to claim 9, wherein the particle size (D50) of the lithium cobalt oxide in the particle state is 5 micrometers to 25 micrometers. 제 9 항에 있어서, 상기 양극 활물질 입자의 제조 방법은,
(d) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 최외곽 표면층 제조용 용액을 준비하는 과정;
(e) 입자 상태의 쉘이 형성된 리튬 코발트 산화물을 용매에 분산하고, 상기 최외곽 표면층 제조용 용액을 추가 혼합하는 과정; 및
(f) 상기 과정(e)에서 제조된 혼합 용액을 여과 및 건조한 후, 열처리하는 과정;
을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
The method of manufacturing a cathode active material according to claim 9,
(d) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M "is a metal having an oxidation number of +3 and is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni, and Fe); preparing a solution for forming an outermost surface layer;
(e) dispersing lithium cobalt oxide having a shell in a particle state in a solvent and further mixing the outermost surface layer forming solution; And
(f) filtering and drying the mixed solution prepared in the step (e), followed by heat treatment;
Wherein the positive electrode active material particles further comprise a negative electrode active material.
제 12 항에 있어서, 상기 과정(d)의 최외곽 표면층 제조용 용액에 포함되는 M' 함유 금속염 및 M'' 함유 금속염 중 적어도 하나는 쉘 제조용 용액에 포함되는 금속염들이 함유한 금속과 다른 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.13. The method according to claim 12, wherein at least one of the M '-containing metal salt and the M' '-containing metal salt contained in the solution for preparing the outermost surface layer of the step (d) contains a metal other than the metal contained in the solution for shell- Wherein the positive electrode active material particles have an average particle size of not more than 100 nm. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 따른 양극 활물질 입자를 제조하는 방법으로서,
(a) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 용액으로부터 공침반응을 통해 M'-M'' 복합 수산화물을 합성하는 과정;
(b) 입자 상태의 M'-M'' 복합 수산화물과 입자 상태의 리튬 코발트 산화물을 혼합하는 과정; 및
(c) 상기 과정(b)에서 제조된 혼합물을 열처리하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
9. A method of producing a cathode active material particle according to any one of claims 1 to 8,
(a) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M &quot; is at least one metal selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe as a metal having an oxidation number of +3) to synthesize an M'-M &quot; complex hydroxide through a coprecipitation reaction process;
(b) mixing the particulate M'-M "complex hydroxide and the particulate lithium cobalt oxide; And
(c) heat-treating the mixture prepared in the step (b);
Wherein the positive electrode active material particles have an average particle diameter of not more than 100 nm.
제 14 항에 있어서, 상기 과정(a)에서 합성된 M'-M'' 복합 수산화물은 [M'tM''w(OH)2]q+(Xn-)q/n·zH2O(여기서, X는 음이온으로 Cl-, CO3 2-, OH-, NO3-, SO4 2-, PO4 3-를 포함하고, 0.125≤t/w≤1이고, q는 t 및 w에 값에 따라 정해진다.)인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method of claim 14 wherein the M'-M 'synthesized in the above step (a)' is the complex hydroxide [M 't M''w (OH) 2] q + (X n-) q / n · zH 2 O ( Wherein X is an anion comprising Cl-, CO 3 2- , OH-, NO 3 - , SO 4 2- , PO 4 3- , 0.125 t / w 1, Wherein the positive electrode active material particles are formed on the surface of the positive electrode active material particles. 제 14 항에 있어서, 상기 양극 활물질 입자의 제조 방법은,
(d) M' 함유 금속염(여기서, M'는 산화수가 +2인 금속으로서 Co, Zn, Mg, Fe, Cu 및 Ni로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다) 및 M'' 함유 금속염(여기서, M''는 산화수가 +3인 금속으로서 Al, Co, Ni 및 Fe로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이다)을 포함하는 용액으로부터 공침반응을 통해 제2의 M'-M'' 복합 수산화물을 합성하는 과정;
(e) 입자 상태의 제2의 M'-M'' 복합 수산화물과 입자 상태의 쉘이 형성된 리튬 코발트 산화물을 혼합하는 과정; 및
(f) 상기 과정(e)에서 제조된 혼합물을 열처리하는 과정;
을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.
15. The method of manufacturing a cathode active material according to claim 14,
(d) a metal salt containing M '(wherein M' is at least one metal selected from the group consisting of Co, Zn, Mg, Fe, Cu and Ni as a metal having an oxidation number of +2) , M &quot; is at least one selected from the group consisting of Al, Co, Ni and Fe as a metal having an oxidation number of +3) through a coprecipitation reaction to form a second M'- ;
(e) mixing a second M'-M "complex hydroxide in a particulate state with a lithium cobalt oxide having a shell in a particulate state; And
(f) heat treating the mixture prepared in the step (e);
Wherein the positive electrode active material particles further comprise a negative electrode active material.
제 16 항에 있어서, 상기 제2의 M'-M'' 복합 수산화물을 형성하기 위한 과정(d)의 용액에서 M' 함유 금속염 및 M'' 함유 금속염 중 적어도 하나는 과정(a)의 용액에 포함되는 금속염들이 함유한 금속과 다른 금속을 함유하는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.17. The method of claim 16, wherein at least one of the M 'containing metal salt and the M' 'containing metal salt in the solution of step (d) for forming the second M'- Wherein the positive electrode active material particles contain a metal other than the metal contained in the metal salts. 제 9 항, 제 12 항, 제 14 항, 및 제 16 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 M' 함유 금속염과 M'' 함유 금속염은, M'와 M''가 몰비로 M'/M'' = 1~8의 조건을 만족하는 범위에서 혼합되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method of any one of claims 9, 12, 14, and 16, wherein the M 'containing metal salt and the M' 'containing metal salt have M' / M " = 1 to 8, based on the total weight of the positive electrode active material particles. 제 9 항, 제 12 항, 제 14 항, 및 제 16 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 금속염은 염화물, 황산염, 탄산염, 및 질산염에서 선택되는 하나 이상의 종류인 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method of producing a cathode active material particle according to any one of claims 9, 12, 14, and 16, wherein the metal salt is at least one kind selected from a chloride, a sulfate, a carbonate and a nitrate . 제 9 항, 제 12 항, 제 14 항, 및 제 16 항 중 어느 하나에 있어서, 상기 과정(c) 또는 과정(f)의 열처리는 섭씨 600도 내지 1100도의 범위에서 1 시간 내지 10 시간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 양극 활물질 입자의 제조 방법.The method according to any one of claims 9, 12, 14, and 16, wherein the heat treatment in the step (c) or the step (f) is performed in a range of 600 to 1100 degrees Celsius for 1 to 10 hours Wherein the positive electrode active material particles have an average particle size of not more than 100 nm. 제 1 항에 따른 양극 활물질 입자를 포함하는 양극, 음극 및 전해액을 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.A secondary battery comprising a cathode, a cathode, and an electrolyte containing the cathode active material particles according to claim 1. 제 21 항에 있어서, 상기 전해액은 전해액 첨가제들을 포함하며 포함하며, 상기 전해액 첨가제들은 에틸렌 카르보네이트, 비닐 아세테이트, 비닐 에틸렌 카르보네이트, 티오펜, 1,3-프로판 설톤, 석신산 무수물 및 다이니트릴 첨가제 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 다이니트릴 첨가제는 말로노니트릴, 석시노니트릴, 글루타로니트릴, 아디포니트릴 및 프탈로니트릴 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 이차전지.22. The method of claim 21, wherein the electrolyte comprises an electrolyte additive, wherein the electrolyte additive is selected from the group consisting of ethylene carbonate, vinyl acetate, vinyl ethylene carbonate, thiophene, 1,3-propane sultone, succinic anhydride, And a nitrile additive, wherein the dinitrile additive is at least one of malononitrile, succinonitrile, glutaronitrile, adiponitrile, and phthalonitrile. 제 21 항에 따른 이차전지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전지팩.A battery pack comprising a secondary battery according to claim 21. 제 23 항에 따른 전지팩을 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스.A device comprising a battery pack according to claim 23.
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